1、沈阳理工大学学士学位论文I摘 要本毕业设计题目是汽车差速器半轴齿轮工艺规程及工装夹具设计。本毕业设计内容主要包括零件图的工艺分析，包括零件的结构分析，技术条件分析，材料及切削特性的分析，零件的工艺性分析等；毛坯的设计，包括毛坯种类的确定，毛坯的工艺要求，毛坯的余量和公差以及毛坯零件图绘制；工艺规程设计，包括工艺路线的制定，工序尺寸的制定，主要表面的加工方法及表面质量和尺寸精度的保证方法，热处理工序和辅助工序的安排，工时计算以及绘制工艺流程图。关键字：机械加工；半轴齿轮；夹具设计；加工工艺AbstractThis graduation design topic is the car differ
2、ential half axle gear process planning and fixture design. This graduation design mainly includes the analysis of the process of parts drawing, including the analysis of parts of the structure, technical condition analysis, analysis of materials and cutting characteristics, parts of the process anal
3、ysis and so on; blank design, including the determination of blank type, process requirements blank, blank allowance and tolerance and blank parts drawing process; design, including the development of technology, the development process size, ensure the method of processing methods of surface and su
4、rface quality and dimensional accuracy, arrange heat treatment process and auxiliary process, man hour calculation and drawing process flow diagram.Key words: Half axle gear machining; fixture design; process沈阳理工大学学士学位论文II目录前 言.11 左后驻车制动钳体的工艺规程设计 .21.1 零件图工艺分析 .21.1.1 零件的工作状态及工作条件 .21.1.2 零件的作用 .21.
5、1.3 零件的技术条件分析 .21.1.4 驻车制动钳体材料及切削加工性 .41.1.5 热处理检验 .61.1.6 零件的工艺性分析 .61.2 毛坯的设计 .71.2.1 毛坯种类的确定 .71.2.2 毛坯的工艺要求 .71.2.3 毛坯余量和公差 .81.3 工艺规程的设计 .111.3.1 工艺路线的制定 .111.3.2 工序尺寸的确定 .181.3.3 加工过程中有关机床、夹具、刀具、量具的选用 .201.3.4 确定切削用量 .211.3.5 时间定额计算 .232 机床夹具设计 .262.1 夹具的设计方案 .262.2 夹具总体设计及说明 .262.3 夹具构造特点及原理
6、.272.3.1 定位装置设计 .282.3.2 夹紧装置设计 .292.3.3 定位零件的设计 .312.4 夹具体外轮廓的设计 .322.5 操作说明 .342.6 夹具体的定位误差.342.6.1 产生定位误差的原因.342.6.2 定位误差的计算.342.7 工件夹紧力的计算.352.7.1 钻削力的计算 .352.7.2 夹紧力的计算 .363 钳体经济性分析 .37总结 .38致谢 .39沈阳理工大学学士学位论文III参考文献 .40附录 A.41附录 B.47沈阳理工大学学士学位论文1前 言对典型零件的工艺及夹具结构设计，在加深我们对课程基本理论的理解和加强对解决工程实际问题能力
7、的培养方面发挥着极其重要的作用。使我们能够将大学四年所学知识融会贯通，也使我们在设计过程中不断学习一些新知识。通过毕业设计环节，培养我们广泛查找资料、分析问题、解决问题的能力，使我们养成认真仔细，精益求精的科学工作习惯。选择半轴齿轮计夹具设计能很好的综合考查我们大学四年来所学的知识。本次所选设计内容主要包括：工艺路线的确定，夹具方案的优选，各种图纸的绘制，设计说明书的编写等。机械加工工艺规程是规定产品或零件的机械加工工艺过程、操作方法及指导生产的重要的技术性文件。它直接关系到产品的质量、生产率及其加工产品的经济效益。生产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过机械加工
8、工艺来体现，因此工艺规程编制的好坏将直接影响到该产品的质量。利用合理、方便的夹具可以保证加工质量，提高生产率。机床夹具的首要任务是保证加工精度，特别是保证被加工工件的加工面与定位面以及加工表面相互之间的位置精度。提高生产率，降低成本，使用专用夹具后可以减少划线、找正等辅助时间，且易于实现多工位加工，扩大机床工艺范围。在机床上使用专用夹具后可使加工变得方便，并可扩大机床工艺范围，减轻工人劳动强度，保证生产安全。此次毕业设计有着其特殊的重要性，这是对自己大学四年来学习的一次综合检验，是一次大型的将自己所学与现实应用的一次结合，对以后的工作学习都有重要的指导意义。同学们也认真对待，积极查阅有关资料，
9、作好每周必须完成的任务。在老师和学生的共同努力下，将学院布置的毕业设计圆满完成。沈阳理工大学学士学位论文21 半轴齿轮工艺规程1.1 零件图工艺分析1.1.1 零件的工作状态及工作条件半轴齿轮安装在差速器总成上，是汽车差速器里的圆锥齿轮，通过花键连接传动轴，汽车有两个传动轴，通过花键分别连接两个半轴齿轮。两个半轴齿轮也是差速器壳的转动中心。1.1.2 零件的作用一般转动机构都是只有一个自由度，而差速器机构有两个转动自由度。就是说，当某种条件不满足时，差速器壳转动时，两个半轴齿轮的转动是无序、不可控的。然而，两个半轴齿轮、行星齿轮的齿数分别相同，两个行星齿轮的安装距相等且对称。所以，当两个半轴齿
10、轮的扭矩相同或负载转速相同的时候，行星轮只有公转，没有自转，此时行星轮的轮齿是以“键”的作用传递动力和运动的，此时两个半轴齿轮同速，即等转速。当两个半轴齿轮的负载扭矩不同或转速不同时，行星轮不仅公转，还要自转，把大齿轮的动力、运动，自动的“分配”到两个半轴齿轮上，顺畅地实现两个半轴齿轮的“差速” 。1.1.3 零件的技术条件分析由半轴齿轮零件图可知，它的外表面上有多个表面需要进行加工，此外各表面上还需加工一系列螺纹孔和通孔。现分析如下：1、零件的表面粗糙度主视图：齿轮内孔表面粗糙度为 Ra=6.3。侧视图：齿轮端面 Ra=0.8 齿轮外圆 Ra=0.8油孔 4*22、表面间的位置精度外圆与内孔
11、圆跳动： 0.04 B沈阳理工大学学士学位论文3齿轮端面与外圆垂直度：1.1.4 半轴材料及切削加工性半轴齿轮材料采用的是 20CrMnTi。20CrMnTi 是渗碳钢,渗碳钢通常为含碳量为 0.17%-0.24%的低碳钢。汽车上多用其制造传动齿轮。是中淬透性渗碳钢中 Cr Mn Ti 钢,其淬透性较高,在保证淬透情况下,具有较高的强度和韧性,特别是具有较高的低温冲击韧性。20CrMnTi 表面渗碳硬化处理用钢。良好的加工性,加工变形微小,抗疲劳性能相当好。用途:用于齿轮,轴类,活塞类零配件等。用于汽车,飞机各种特殊零件部位。牌号：20CrMnTi 标准：GB/T 3077-1999 特性及适
12、用范围：是性能良好的渗碳钢，淬透性较高，经渗碳淬火后具有硬而耐磨的表面与坚韧的心部，具有较高的低温冲击韧性，焊接性中等，正火后可切削性良好。用于制造截面30mm 的承受高速、中等或重载荷、冲击及摩擦的重要零件，如齿轮、齿圈、齿轮轴十字头等。是 18CrMnTi 的代用钢，广泛用作渗碳零件，在汽车.拖拉机工业用于截面在 30mm 以下，承受高速。中或重负荷以及受冲击。摩擦的重要渗碳零件，如齿轮、轴、齿圈、齿轮轴、滑动轴承的主轴、十字头、爪形离合器、蜗杆等。化学成分：碳 C：0.170.23 硅 Si：0.170.37 锰 Mn：0.801.10 硫 S：允许残余含量0.035 0.03 A沈阳理
13、工大学学士学位论文4磷 P：允许残余含量0.035 铬 Cr：1.001.30 镍 Ni：允许残余含量0.030 铜 Cu：允许残余含量0.030 钛 Ti：0.040.10力学性能：抗拉强度 b (MPa)：1080(110) 屈服强度 s (MPa)：835(85) 伸长率 5 ()：10 断面收缩率 ()：45 冲击功 Akv (J)：55 冲击韧性值 kv (J/cm2)：69(7) 硬度：217HB 试样尺寸：试样毛坯尺寸为 15mm1.1.5 热处理检验热处理规范：淬火:第一次 880,第二次 870,油冷;回火 200,水冷、空冷。详细的热处理规范与力学性能: 试样毛坯尺寸/mm
14、: 15 热处理|淬火|加热温度/|第一次淬火: 880 热处理|淬火|加热温度/|第二次淬火: 870 热处理|淬火|冷却剂: 油热处理|回火|加热温度/: 200 热处理|回火|冷却剂: 水、空力学性能|抗拉强度 b/MPa|: 1080 力学性能|屈服点 s/MPa|: 850 沈阳理工大学学士学位论文5力学性能|伸长率 5()|: 10 力学性能|面缩率 ()|: 45 力学性能|冲击吸收功 AKV/J|: 55 交货状态硬度 HBS|: 21720CrMnTi 的密度及弹性模量：密度:7.8103kg/m3 弹性模量:207GPa 泊松比:0.25 导热率:1.2610-51/ 20
15、CrMnTi 正火20CrMnTi 正火，20CrMnTi 钢材在加热 860保温速冷到 680保温后空冷的等温正火工艺与加热 960保温后雾冷的高温正火工艺，两种工艺相对比不同之处及作用1.2 毛坯的设计1.2.1 毛坯种类的敲定零件毛坯制造方法的选择主要考虑零件的材料及其力学性能、零件的形状和尺寸、生产类型、零件制造的经济性、毛坯的生产条件和技术水平等因素的影响。半轴齿轮机械性能要求高、零件的轮廓尺寸不大、形状较为简单，且需要批量生产，故采用模锻成型。1.2.2 毛坯的工艺要求1、圆角半径本锻件个部分的 H/B2，查书机械制造工艺设计简明手册确定结果如下：外圆角半径 r=6，内圆角半径 R
16、=32、分模面的确定本零件采取轴向分模，这样可以冲孔，使材料利用率得到提高。为了便于起模及便于发现上、下模在模锻过程中错移，选择最大直径即齿轮处的对称平面为分模面，分模线为直线，属于直线分模。沈阳理工大学学士学位论文61.2.3 毛坯余量和公差经估算，锻件质量 mf=2.4kg，mH2.45形状复杂系数 S=mf/mH=0.980.63S1，故锻件形状复杂系数为 S1级别由零件图可知，除外圆及端面为 Ra=0.8um 其余各加工面均为 Ra1.6根据以上数据查表 2.12 可知，锻件精度等级 E 为 9 级，极限偏差为 3查表 2.13 可知，锻件单边余量在厚度方向为 1.7mm-2.2mm，水平方向亦为1.7mm-2.2mm，即锻件各外径的单面余量为 1.7mm-2.2mm，各轴向尺寸的单面余量为 1.7mm-2.2mm。锻件内孔余量 =2.0mm以上查得的加工余量适用于机械加工表面粗糙度 Ra1.6um。Ra1.6um 的表面，余量要适当增大。分析本零件，除外圆及端面为 Ra=0.8um 其余各加工面均为 Ra1.6，因此这些表面的毛皮尺寸只需将零件的尺寸加上所查得的余量值即可。外圆及端面需精加工达到 Ra=0.8um 查书确定精车单面余量为 0.5mm。综上所述，确定毛皮尺如下：零件尺寸 单面加工余量 锻件尺寸54. 2 5676 3 79138.69 1.31 140
